LA HOUILLE BLANCHE

La corrélation empirique entre la concentration en matière en suspension, C, et le débit d'eau, Q, est souvent utilisée pour pallier le manque de données in-situ. Cette approche nécessite cependant une base de données conséquente et une méthodologie d'analyse appropriée. Bien souvent, la dispersion des points sur les graphiques est importante et, de ce fait, le calage des paramètres des modèles de régression imprécis. Afin de diminuer la dispersion des nuages de points, il est fondamental de respecter au mieux la relation supposée causale entre C et Q. Ceci nécessite de connaître l'hydrologie du bassin versant étudié et d'identifier les parts respectives de Q qui a priori engendrent ou non de l'érosion, notamment la prise en compte ou non des débits issus du sous-sol. Une fois cette phase de l'analyse faite, l'approche empirique prend son sens et se focalise sur les débits impliqués dans l'érosion sur le bassin versant. Il est dès lors possible d'appliquer des formalismes simples pour modéliser des fonctions de transfert au sein du réseau hydrographique et de définir : les seuils de mobilité des sources de sédiments, les déphasages temporels entre les réponses des différentes sources, la dynamique des stocks de sédiment disponibles et la fonction de mélange qui en résulte. Si cette approche s'écarte de l'approche purement empirique, elle permet néanmoins de poser des hypothèses explicatives pour mieux comprendre les données (C, Q).

L'érosion des sols est reconnue comme étant l'un des principaux processus à l'origine de la dégradation physico-chimique des masses d'eau. Les phénomènes érosifs, largement décrits en contexte morphogène, restent pourtant peu étudiés en contexte de plaine. Pour combler ce manque, une étude pluridisciplinaire a été menée à l'échelle d'un petit bassin versant (25 km²) de plaine agricole drainée pour reconstruire l'évolution des taux et des sources d'érosion, depuis les zones d'accumulation de matière jusqu'aux zones sources. Cette étude vise ainsi à comprendre l'impact des aménagements intervenus dans le bassin après 1950 (remembrements, création de fossés, drainage) sur la dynamique sédimentaire actuelle et passée.

Ce travail présente au travers de quelques exemples français les effets des barrages sur le transport solide et donc sur l'envasement des rivières en distinguant tout particulièrement les trois principaux modes de transport : le charriage, la suspension graduée et la suspension de lessivage. Une discussion sur le terme de transparence aux flux sédimentaire est proposée selon le type de barrage, sur ses possibles définitions et leur interprétation. Le charriage est discuté principalement au travers des ouvrages au fils de l'eau sur l'Arc-en-Maurienne, la suspension graduée avec la série d'ouvrages de la Basse-Isère, et la suspension de lessivage avec le Barrage de Génissiat sur le Haut-Rhône français.

Au travers d'expériences de terrain accumulées, ce papier traite de la notion de colmatage et de son appréciation à l'échelle d'un bassin versant entier. Plusieurs méthodes à l'échelle stationnaire sont décrites brièvement, comme le carottage cryogénique, les bâtonnets en bois, la conductivité hydraulique ainsi que la pénétrométrie. Cependant, nous présentons également une méthode adaptée à partir de celle d'Archambaud (2005) que nous appelons " appréciation du colmatage ". Cette méthode est utilisée pour des diagnostics à large échelle du colmatage des cours d'eau (allant de plusieurs mètres à plusieurs centaines de kilomètres).

Dans le cadre des activités de production hydroélectrique d'EDF, l'évaluation des risques engendrés par les processus sédimentaires et leur gestion au niveau des ouvrages est réalisée à partir d'un classement par aléa décliné ensuite par enjeux. La gestion sédimentaire, à l'échelle des barrages mais plus largement à l'échelle des cours d'eau, fait appel à des connaissances scientifiques qui sont encore très largement du domaine de la recherche. C'est le cas notamment de la mesure et de la modélisation fine des processus de transit des sédiments dans les retenues et dans les rivières.

Dans l'optique de limiter l'envasement des rivières, il est fondamental de limiter l'érosion des sols, qui fournit des particules fines au réseau des rivières. Ainsi, les grands mécanismes de l'érosion des sols sont rappelés au travers d'exemples concrets étudiés en Normandie. Des moyens d'actions visant à limiter le détachement des particules fines sur les versants et à limiter le transfert de celles-ci vers le réseau hydrographique sont présentés. Ces cas d'études sont utilisés pour proposer une stratégie d'aménagement des territoires visant à limiter l'impact des phénomènes érosifs.

La caractérisation de la réponse de structures placées en mer et soumises à l'action des vagues passe le plus souvent par des approches fréquentielles nécessitant de fait une bonne description du contenu spectral du chargement. Le contenu fréquentiel de l'état de mer constituant l'excitation est le plus souvent modélisé par une fonction analytique, spectre de densité d'énergie de type JONSWAP ou Pierson-Moskowitz par exemple, fonction dont la forme unimodale ne permet pas de représenter correctement la distribution spectrale de l'énergie au sein d'un état de mer complexe constitué de la superposition de plusieurs systèmes de vagues, houle et mer du vent. Une telle approximation de la distribution de l'énergie peut conduire à des biais importants dans l'évaluation de la réponse d'une structure. S'appuyant sur le jeu de données de partitionnement issu de la base de données HOMERE, une cartographie des statistiques d'occurrence des états de mer complexes est réalisée. Ces statistiques montrent la prévalence des états de mer multimodaux sur la zone considérée et confirment l'importance et la nécessité de prendre en compte une description plus fine de la distribution spectro-angulaire de l'énergie au sein des états de mer. Ces cartographies font également apparaître une variabilité tant saisonnière que spatiale de ce caractère multimodal des états de mer qu'il sera également important de prendre en compte dans les études de climatologies pour le dimensionnement des structures en mer.

Le problème d'impact hydrodynamique d'un corps parabolique bidimensionnel sur une houle régulière est abordé dans cet article. Le fluide est supposé parfait et incompressible. On se place dans le cadre de la théorie des écoulements potentiels et on résout le problème de Wagner linéarisé. Les champs de pression sont calculés au moyen de la méthode Modified Logvinovich Model (MLM) en négligeant la cinématique du fluide. Plusieurs modèles asymptotiques sont présentées selon que l'impact se produit au voisinage de la crête, du milieu et du creux d'une vague. On présente également un modèle quasi-analytique du problème appelée non-asymptotique. Cette solution permet de prendre en compte toutes les configurations précédentes. Les comportements des différentes configurations sont comparés en termes de corrections mouillées, de champs de pression et d'efforts hydrodynamiques. L'impact d'une parabole sur une surface libre plane est pris en tant que référence. Les résultats confirment que la configuration d'impact engendrant les efforts hydrodynamiques les plus importants est obtenue lorsque l'impact se produit dans le creux d'une vague et lorsque le rayon de la parabole tend vers celui de la vague. Pour des configurations d'impact au voisinage d'une crête et d'un creux, les modèles asymptotiques sont comparés au modèle non-asymptotique. On montre que pour un impact au voisinage d'une crête il n'y a pas de différence entre les deux modèles. Mais lorsque l'impact se produit au niveau d'un creux de légères différences sont obtenues en termes d'efforts. Elles sont dues à la correction de surface mouillée qui est surestimée par le modèle asymptotique à cause de l'approximation faite sur le profil de houle.

La normalisation permet de définir un langage commun entre les acteurs d'un domaine particulier, de clarifier, d'harmoniser les pratiques et de définir le niveau de qualité, de sécurité, de moindre impact environnemental des pratiques. En France, dans le domaine de l'hydrométrie, les travaux de normalisation sont menés par la commission AFNOR/X10C. Après plusieurs années d'inactivité, la commission a été réactivée il y a deux ans, sous l'impulsion de quelques acteurs motivés. L'objectif de cette communication est de mettre en avant la plus-value de la normalisation dans l'activité d'hydrométrie, à travers quelques exemples concrets de normes.

Les gestionnaires de réseau d'assainissement urbain sont amenés à équiper leurs réseaux à l'aide de débitmètres. Lorsqu'il n'existe pas une relation permanente permettant de relier localement la hauteur d'eau et le débit, on recourt fréquemment à la mise en place de capteurs de vitesse. Le passage de la vitesse mesurée par ces capteurs vers la vitesse moyenne dans la section implique des incertitudes difficiles à évaluer. La modélisation 3D des écoulements permet de simuler la réponse des capteurs pour évaluer ces incertitudes, et, le cas échéant, de les réduire par étalonnage numérique. Après une présentation de la démarche générale, nous l'illustrerons par un cas générique d'un site à l'aval d'un coude et par le cas spécifique d'une section complexe.